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当漆膜无法达到好的流平效果时,需选用合适的增稠剂

当漆膜无法达到好的流平效果时,需选用合适的增稠剂

时 间: 2019-12-11

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摘 要:作者:KerstinVennhoff,建筑涂料技术服务,毕克化学,德国Wes…

作者:Kerstin Vennhoff, 建筑涂料技术服务,毕克化学,德国Wesel

 

流变学是对物质流动的研究。众所周知的是粘度这个术语,它描述了材料对流动所产生的阻力,即用剪切应力除以剪切速率。温度、压力和时间等外部影响也会影响粘度。

 

物质流动具有不同的流变性质,列举其中最重要的几个,如牛顿流动、触变流动、假塑性流动行为等。牛顿流体的粘度由流体的物质特性和状态决定,其粘度与剪切速率无关。假塑性流动表现出剪切稀化效应,粘度与剪切速率有关,但与时间无关。触变性流体表现出剪切稀化效应,但粘度会随时间恢复。

 

 

流变助剂的挑战

 

如今,人们对油漆和涂料的要求越来越高,工艺变得至关重要,大家都希望最好可以一步完成。涂料施涂一层便需达到理想的厚度和性能,遮盖力强,流平性佳,且最好适用于各种工具。此外,低飞溅性和足够的稳定性也必不可少。

 

由于这些要求的存在,对助剂及其作用方式也产生了更高的要求。目的是为了在获得合适的流变效果的同时,也不带来负作用,而环境方面的考虑也至关重要。新的助剂产品要脱颖而出,得有自己的独特卖点,并能提供各方面都较为平衡的流变效果。这些助剂需要具有优良的加工性能、应用性能和存储稳定性,同时,还应该是通用的,可适用于多个不同化学性质的树脂体系,且易于混合和处理。若产生浑浊、流平性不好、雾度和光泽度降低等现象,则不可取。此外,它还应是环境友好的,符合监管规范。

 

 

如何选择合适的流变助剂

 

建筑涂料需要特殊的流变性能,以达到最佳的生产和应用条件。由于体系、工艺和应用工具的广泛性,涂料必须是可泵送和可流动的,同时易于搅拌和分散。此外,根据应用情况,涂料需要被刷涂、辊涂和喷涂,而不产生飞溅。另外,使用后的表面特性,即流平性和抗流挂性,也很重要。最后,储存稳定性,包括抗沉降性、抗离析性和稳定的粘度,再次变得至关重要。而在选择涂料成分材料时,法规方面的考量也必不可少。

 

要选择合适的流变助剂,首先要确定想要哪种流变效果:牛顿型、假塑型还是触变型。同时,产生流变效果的剪切速率也是关键。低剪切范围影响涂料的储存稳定性、流平、沉降和流挂。中剪切范围影响运输、流挂和搅拌。高剪切范围决定了涂料的生产和应用性能。所以,建议选择不同剪切速率的增稠剂组合,且最好涵盖所有的涂料性能。

 

下一步是弄明白助剂应该在生产过程中的哪个阶段进行添加,以及在加入流变改性剂后所需施加的剪切力。根据助剂的不同,可以在研磨阶段、调漆阶段添加,或进行后添加。

 

最后但并非不重要的是,要考虑到可能产生的副作用。流变助剂会产生副作用:例如光泽度会增加或减少;色浆的添加量、透明度和pH值都可能会受影响而变化。但是,这种影响也会是相互的,其他涂料成分也会反过来影响流变助剂的效果,如共溶剂、其他添加剂等等。

 

 

 

缔合型增稠剂-化学成分和性能

 

流变助剂的化学成分有很大的多样性。市面上存在固体、液体和膏状的流变助剂产品:从丙烯酸酯、粘土、聚脲、纤维素到氢化蓖麻油、聚酰胺和气相二氧化硅等等。主要的类别为缔合型增稠剂,尤其是水性体系用的聚氨酯增稠剂。

 

聚氨酯增稠剂的经典结构是HEUR(疏水改性乙氧基化聚氨酯聚合物),该聚合物具有疏水-亲水-疏水的结构。这意味着聚合物是水溶性的,但末端带有不溶于水的基团。它们的工作机制是与自身及系统中的其他疏水物质(主要是乳液颗粒)相互作用。如果不施加剪切力,这些大分子链就会相互缠绕,使中间的水不产生作用。一旦施加剪切力,大分子就会解开并朝搅拌的方向流动。这会导致水的运转和粘度的降低,这就是所谓的剪切变稀效应。

 

聚氨酯增稠剂产生假塑性流动到牛顿流动的行为,在所有剪切速率范围内都是有效的。这意味着它不仅可以提高抗沉降性,还可以在不影响流平的情况下提高抗飞溅性。此外,高剪切范围的聚氨酯增稠剂鼓励牛顿流动行为,除了抗飞溅和流平性能外,还会引起类似醇酸树脂的感觉。此外,它还将积极影响体系对色浆的接受度,同时,低剪切范围的聚氨酯增稠剂有利于形成假塑性流动行为,易于调节罐内粘度,提高抗沉降性和贮存稳定性。

 

一般来说,聚氨酯增稠剂在涂料生产的任何阶段都可以加入,也可以进行后添加。它不受pH值的影响,不需要特定的pH值来进行操作。建议使用高剪切和低剪切增稠剂组合,以获得在不同剪切速率下的所有涂料性能。VOC的合规性是BYK RHEOBYK缔合型增稠剂的另一个优点。

 

 

具有出色粘度和自流平效果的流变助剂

 

我们的目的是开发具有出色流变效果的流变助剂,并以积极的方式影响涂料性能。没有人希望因助剂的添加而使涂料产生浑浊或桔皮现象。市面上已存在多种具有各种特性的流变助剂。由于不同剪切力范围的影响,我们可以调节体系的储存稳定性、流动性和工艺等等。然而,BYK成功开发了一款新的流变助剂— RHEOBYK-7610,除了这些我们熟悉的特性外,该款增稠剂还有其特定的粘度特点。它是一种基于水性体系HEUR结构的缔合型聚氨酯增稠剂,具有高假塑性,并可在低剪切范围内显著增加粘度,最令人印象深刻的是,它还具有出色的自流平特性。

 

喷涂对涂料性能的要求较高,尤其是无气喷涂。这种工艺对流变性能的要求较高;仅具有高假塑性是不够的。由于漆膜厚度非常高,所以涂料必须具有较好的抗流挂性能和出色的流平性能。此外,涂料必须是可泵送的,且适用于无气喷涂的高压条件。干燥时间有限是存在的另一个问题。在很短的时间内,高膜厚的涂层需要消泡,而不产生流挂,并具有很好的流平性。由于粘度恢复缓慢,触变性是不可取的,特别是透明涂层,它要达到一个极好的透明度,流平性佳,并对光泽或雾度不产生负面影响。RHEOBYK-7610完全可以满足所有的性能,并符合无气/混气/HVLP等喷涂工艺的要求。

 

RHEOBYK-7610具有自流平效果和高透明度,因而是厚浆型透明涂料的最佳选择(图1)。此外,它对光泽或雾度也不产生负面影响,提高了贮存稳定性和色浆的可接受性,防止沉降和分层产生,使整个体系更稳定。此外,RHEOBYK-7610应用过程中的低稳泡性趋势也是它的明显优点。它是液体的,容易处理,在涂料生产过程中的任何时候都可以加入,不受剪切力的影响,适用于添加到研磨料和调漆品中,或作为后添加助剂,无需调节pH值或温度,且不限于喷涂工艺。同样,配合高剪切范围内有效的增稠剂使用时,可使刷涂和辊涂施工性达到最佳,无飞溅和自流平性能是它的一个很大的优点。RHEOBYK-7610在体系中具有很好的耐水性(图2)。由于环保的重要性,该助剂不含VOC、APEO和锡。

 

 

 

结论

 

现在,人们对油漆、涂料和助剂的要求越来越高。仅列举几个例子,符合环境法规、单涂层、出色的机械性能或功能涂层都是大家的需求。BYK始终关注客户所需,新开发的流变助剂便是我们推出的主要产品之一。根据应用的不同,对粘度进行调节是非常重要的,因此,RHEOBYK-7610流变助剂成为了首选,它可以使厚涂涂层具有出色的自流平、耐水性和透明性能。

 

选择合适的流变助剂,首先要确定想要的流变类型:是牛顿型、假塑性型还是触变型。

 

 

 

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